Methods to cope with external water pressure of hydraulic tunnel linings in high-pressure groundwater-rich strata
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摘要: 针对高压富水地层外水压力带来的衬砌设计难题及安全稳定问题，整理分析了多个实际工程外水压力监测成果，结合室内模型试验，研究论述了水工隧洞衬砌外水压力与所赋存环境岩体地下水活动状态以及衬砌排水能力间的关系；为解决采用传统复合衬砌可能存在的底板外水压力较大的偏压问题，提出了一种新型复合衬砌结构型式，并从控制渗流量及外水压力角度，对富水地层水工隧洞渗控设计标准进行了探讨。结果表明：水工隧洞衬砌外水压力主要受衬砌排水系统排水能力控制，同时与所赋存环境岩体地下水活动状态相关，依照规范中推荐方法确定外水压力具有明显不足；所提出的新型复合衬砌结构型式，可有效解决由于排水孔降压范围有限、底板外水压力较大导致的偏压问题；建议采用复合衬砌结构的水工无压隧洞允许排放量选择为3.0 m3/(m·d)，衬砌外水压力不超过0.5 MPa，设计中可依据该标准确定排堵水结构相应参数。研究结果可为富水地层水工隧洞外水压力应对措施的选择提供技术支撑。Abstract: To solve the problems of lining design and safety caused by external water pressure in water-rich strata, the monitoring results of external water pressure in several practical projects are analyzed. Based on the model test results, the relationship among the external water pressure acting on the hydraulic tunnel linings, the groundwater activity in rock mass and the drainage capacity of linings is discussed. A new type of lining structure is proposed to solve the eccentric pressure problem of the traditional composite linings which may have a higher external water pressure applying on the lining bottom. The seepage control design standard of hydraulic tunnel in water-rich strata is discussed from the perspective of seepage flow and external water pressure control. The seepage control design criterion of hydraulic tunnel in water-rich strata is then discussed from the perspective of seepage control and external water pressure control. The results show that the external water pressure of hydraulic tunnel linings is mainly controlled by the drainage capacity of lining drainage system, and is related to the groundwater activity in the surrounding rock mass. To determine the external water pressure according to the method recommended in the specification in China is not accurate. The new proposed lining structure can effectively solve the eccentric pressure problem of linings because of the limited pressure reduction range of drainage holes and the larger water pressure on the lining bottom. It is suggested that the allowable discharge of hydraulic non-pressure tunnels with the traditional composite lining structure should be 3.0 m3/(md), and the external water pressure of lining should be below 0.5 MPa. The corresponding parameters of lining drainage and shutoff structures can be determined according to these two values. The research conclusion can provide technical support for the selection of coping method for the external water pressure problem of hydraulic tunnels in water-rich strata.
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0. 引言
水工隧洞是水利水电工程重要组成部分，长距离输配水工程穿越地质单元多、条件复杂，给水工隧洞建设期支护稳定及运行期衬砌安全带来很大挑战，特别是高压富水地层所带来的高外水压力问题，一直困扰着隧洞衬砌设计与安全。《水工隧洞设计规范：SL279—2016》中将外水压力视作为面力荷载，根据地下水活动状态估算外水压力折减系数，将其乘以隧洞轴线初始水头确定[1]。对于浅埋隧洞，洞轴线处初始水头较小，折减后的外水压力一般较低，衬砌强度可以满足安全要求，但对于深埋水工隧洞，如洞轴线处初始水头为1500 m，洞壁干燥或潮湿情况下折减后的外水压力也高达3.0 MPa左右，此种荷载下衬砌将无法设计。国内外很多工程均遭遇了高外水压力问题（表 1），专家学者对高外水问题开展了大量的研究[2-9]，在处理高压富水地层衬砌安全问题方面积累了大量经验[10-13]，逐渐形成了“堵排结合”的宏观处理理念，即采用复合衬砌处理高地下水压力难题，并在实际工程中取得了成功应用[5-7]。然而，由于对衬砌外水压力与岩体地下水活动状态、衬砌型式关系认识不清，且对复合衬砌堵排水结构作用发挥前提认知不明，在遭遇高压富水地层时仍存在一些错误的处理方式，如采用排堵结合技术处理时仍按照规范中外水压力折减系数选取荷载设计，排水结构缺失导致外水积聚，排水孔降压范围有限引起的衬砌偏压问题，且在衬砌设计中缺少关键渗控标准而无法进行堵排水结构参数确定等，为富水地层水工隧洞衬砌安全埋下了安全隐患。
表 1 国内外部分已建及在建工程外水压力情况Table 1. External water pressures of some built and under- construction projects序号 工程名称 长度/km 外水压力/MPa 1 香炉山深埋长隧洞 63.43 1⁓3，最大3.76 2 春天门隧道 6.47 1.17 3 歇马隧道 2.40 20 4 锦屏二级水电站引水隧道 17.76 10.22 5 大瑶山隧道 14.30 6.0 6 青函隧道（日本) 54 2.6 7 旧丹那隧道（日本） 7.8 1.4⁓2.6 8 阿瓦利隧道（黎巴嫩） 30 7.3 9 重庆市轨道交通1号线 4.329 1.22 10 天生桥二级水电站 3×9.8 3⁓4 11 马鹿箐隧道 7.879 0.8⁓1.2 12 齐岳山隧道 10.53 2.6 13 歌乐山隧道 4.05 1.6 14 关角隧道 36.21 1.3⁓3.5 15 秀山隧道 10.302 2.2 16 中天山隧道 22.5 6.3 17 大华岭隧道 5.2 2.0 基于此，本文在收集分析限裂型衬砌（未开裂）、限裂型衬砌（开裂）以及排堵结合型衬砌长期运行外水压力监测值的基础上，对衬砌外水压力与岩体地下水活动状态间关系进行论述，并利用模型试验对有无排水结构的衬砌外水压力发展过程进行试验，以揭示外水压力与岩体地下水活动状态、衬砌型式间的关系。同时针对高压富水地层水工隧洞衬砌采用传统复合衬砌可能存在的底板外水压力较大的偏压问题，提出并验证可解决该问题的一种新型衬砌结构型式。最后，从控制渗流量及控制外水压力角度，探讨排堵结合的复合衬砌主要渗控参数及标准。
1. 衬砌外水压力实测与模型试验
1.1 外水压力折减系数
《水工隧洞设计规范：SL279—2016》给出外水压力折减系数βe的概念[1]，即作用于衬砌上的外水水头与洞轴线初始地下水水头间的比值，并按照表 2进行取值。由表 2可知，对折减系数取值并没有考虑衬砌结构型式，仅根据地下水活动状态预估，进而确定衬砌上外水荷载。渗透压力与渗透路径上的各渗透层渗透系数相关，隧洞衬砌浇筑后可视为整个渗流模型中一部分，该层的渗透能力对作用其上的外水压力有直接影响。水工隧洞衬砌从是否具有排水结构角度则可分为全堵型衬砌、排堵结合型衬砌以及全排型衬砌，单纯仅考虑岩体地下水活动状态而不考虑衬砌层排水能力的规范方法，值得商榷。
表 2 外水压力折减系数Table 2. Reduction factors of external water pressure级别 地下水活动状态 地下水对围岩稳定的影响 βe 1 洞壁干燥或潮湿 无影响 0~0.20 2 沿结构面有渗水或滴水 风化结构面充填物质，地下水降低结构面的抗剪强度，对软弱岩体有软化作用 0.10~0.40 3 沿裂隙或软弱结构面有大量滴水、线状流水或喷水 泥化软弱结构面充填物质，地下水降低结构面的抗剪强度，对中硬岩体有软化作用 0.25~0.60 4 严重滴水，沿软弱结构面有小量涌水 地下水冲刷结构面中充填物质，加速岩体风化，对断层等软弱带软化泥化，并使其膨胀崩解，以及产生机械管涌。有渗透压力，能鼓开较薄的软弱层 0.40~0.80 5 严重股状流水，断层等软弱带有大量涌水 地下水冲刷携带结构面充填物质，分离岩体，有渗透压力，能鼓开一定厚度的断层等软弱带，能导致围岩塌方 0.65~1.00 1.2 衬砌外水压力实测
（1）限裂衬砌（衬砌未开裂）
某水电站#3有压引水隧洞长9.5 km，1986年7月开挖，2000年10月26日开闸充水。沿线岩性复杂，分布有灰岩、白云岩、砂岩、页岩等，节理裂隙及断层发育。开挖初期地下水活动强烈，集中涌水量较大。该隧洞采用限裂设计，典型断面运行期外水压力过程曲线如图 1所示[14]。
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图 1 某水电站#3引水隧洞外水压力监测值过程图[14]Figure 1. Monitoring values of external water pressure of No. 3 diversion tunnel of a hydropower station由图 1可知，衬砌浇筑后随着时间推移，沿线岩体中地下水逐渐积聚，外水压力快速升高并达到较大值。整个监测期间，监测值主要随岩体地下水位季节性变化而小幅波动，与岩体渗透特性基本无关。由于衬砌不具有排水功能，最终作用于衬砌上的外水压力只与隧洞所处位置的地下水头相关，此时若采用规范方法（表 2）确定外水压力折减系数，所得外水压力值将低于衬砌实际所承受值。
（2）限裂衬砌（衬砌开裂）
天荒坪抽水蓄能电站在输水系统中的钢筋混凝土高压隧洞#1斜井布置了3个观测断面，以观测衬砌外水压力、衬砌与围岩间缝隙以及衬砌钢筋应力的变化。该衬砌为限裂设计，充排水试验过程中隧洞内水体以及衬砌外水压力变化如图 2所示[15]。
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图 2 充排水过程中衬砌外水压力变化[15]Figure 2. External water pressures of linings during filling and drainage processes由图 2可知，充水期衬砌开裂，水道内水体外渗后经衬砌与围岩接触部位快速渗进，衬砌顶底部、左右拱腰位置外水压力随水道水体水头增加同步增加。在排水阶段则由于衬砌裂缝排水泄压，衬砌外充水阶段所积聚的高压水体经裂缝渗入隧洞内，外水压力随水道水体水头降低同步降低。从这一过程中可以看出，对于采用限裂设计的水工衬砌，若高内水作用下衬砌产生裂缝，外水压力与隧洞水体水头直接相关，若采用规范方法确定外水压力折减系数，所得外水压力值将完全失真，此时外水压力主要受控于衬砌本身的排放能力。
（3）排堵结合型衬砌
笔者在引汉济渭秦岭输水隧洞工程中选择了7个典型断面进行外水压力实测工作，监测开挖期以及衬砌浇筑后岩体中地下水压力的变化，该输水隧洞衬砌中设置了排水孔，局部采用了固结灌浆处理，监测断面岩体情况及渗压计安装位置如表 3所示。
表 3 外水压力实测值Table 3. Measured values of external water pressure序号 桩号 埋深/m 岩体情况 安装位置 1 K01+845 58 花岗闪长岩为主，裂隙较发育，围岩为Ⅳ类。钻孔后孔内有水流出，呈滴水状态 左右边墙各1支渗压计，入岩深度5.0 m 2 K14+785 425 片麻岩为主，裂隙较发育，围岩为Ⅳ类。钻孔后孔内有水流出，呈涌水状态 左右边墙各1支渗压计，入岩深度5.0 m 3 K16+610 665 片麻岩为主，裂隙较发育，围岩为Ⅳ类。钻孔后孔内有水流出，呈线性流水状态 左边墙1支渗压计，入岩深度6.0 m 4 K30+395 540 花岗岩为主，裂隙发育，围岩为Ⅳ类。钻孔后孔内有水流出，呈线性流水状态 左边墙1支渗压计，入岩深度5.0 m 5 K68+968 948 花岗闪长岩为主，裂隙发育，围岩为Ⅳ类。钻孔后孔内有水流出，呈线性流水状态 左右边墙各1支渗压计，入岩深度3.0 m 6 K74+130 460 云母片岩为主，裂隙发育，围岩为Ⅳ类。钻孔后，孔内有水流出，呈涌水状态 右边墙1支渗压计，入岩深度3.0 m 7 K77+993 295 石英片岩为主，裂隙发育，围岩为Ⅳ类。钻孔后，孔内有水流出，呈线性流水状态 右边墙16.0，5.0，1.0 m各1支渗压计；左边墙14，0.5 m各1支渗压计 监测断面岩体中地下水水头随时间变化如图 3所示。7个监测断面目前岩体中地下水水头相对均较低（20 m以下），衬砌所承受外水压力相应较低。若采用规范方法（表 2），根据岩体地下水活动状态选取折减系数为0.25~0.60，所计算得到的衬砌外水压力水头将远高于目前监测值。
1.3 衬砌外水压力模型试验
为进一步揭示衬砌外水压力是否仅与所赋存环境中岩体渗透性相关，傅睿智等[16]进行了衬砌是否具有排水能力的两种对比试验，结果如图 4所示。与实际工程监测结果较为一致，衬砌排水能力不同对于衬砌外水压力影响明显。全堵性衬砌对于衬砌外水压力的影响主要是在于形成过程，即时间跨度上的影响，最终作用于衬砌上的水压力均与赋存环境下的原始水头相当。衬砌具有排水能力时（试验中采用打开排水孔数量控制），外水压力则随着衬砌排水能力的增加明显降低，保持为较小值。
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图 4 不同衬砌型式衬砌外水压力变化Figure 4. Variation of external water pressure of different lining types综合图 1~4实际工程监测结果以及室内模型试验结果可知，衬砌外水压力并不仅与赋存环境中地下水活动状态相关，最终作用于衬砌上的外水压力主要与衬砌排水能力相关，如单纯根据规范中地下水活动状态而不考虑衬砌排水能力直接确定作用于衬砌上的外水压力将产生很大的误差。
2. 水工隧洞衬砌高外水压力处理措施与方法
2.1 排水措施影响细化
刘立鹏等[8]、王秀英等[9]没有考虑工程中一般将排水孔设置于顶拱及拱腰部位将排水系统排水能力均化为衬砌渗透能力，推导了复合衬砌外水压力折减系数公式。排水孔降压范围有限，采用衬砌均化渗透系数下的计算结果不能反映外水压力的真实情况。利用数值模型对复合衬砌中排水孔深度、数量、孔径变化下衬砌外水压力进行了模拟，其中隧洞洞径为8.0 m，赋存环境中全水头为200 m，围岩及灌浆层等参数见表 4。
表 4 仿真模型中结构参数及渗透系数Table 4. Structural parameters and permeability coefficients in simulation model材料层 厚度/m 渗透系数/(m·s-1) 围岩 2.0×10-6 衬砌 0.5 1.0×10-9 灌浆层 4.0 1.0×10-8 排水孔布置孔环向等30°间隔布置，共计7个排水孔（图 5）。
（1）排水孔深度影响
排水孔深度分别为1.0~3.5 m时有排水孔部位衬砌外水压力情况如图 6所示。排水孔具有明显排水降压范围效应，孔周外水压力一般较小，但孔与孔之间部位衬砌压力仍较大。排水孔深度为1.0m时最大外水水头为24.8 m，深度为3.5 m时为4.5 m，排水孔深度增加时衬砌上的最大外水压力水头降低明显，但降低幅度随深度增加逐渐减弱。实际工程中需要结合灌浆层深度、允许渗流量选择设置合适的排水孔深度，单方面追求排水孔深度并不合理。
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图 6 不同排水孔深度下有排水孔部位衬砌外水压力分布Figure 6. Distribution of external water pressure of linings with drainage holes under different drainage hole depths（2）排水孔数量影响
排水孔3.0 m、双侧拱腰到拱顶180°范围内分别设置3个、5个、7个、9个、11个排水孔时衬砌外水压力情况如图 7所示。仅有3个排水孔时，最大外水压力水头可达到75 m，增至9个时可降至1.5 m。排水孔数量对于衬砌外作用水压力影响明显，排水孔数量增加，衬砌外水压力逐渐减小。
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图 7 不同排水孔数量下有排水孔部位衬砌外水压力分布Figure 7. Distribution of external water pressure of linings with drainage holes under different numbers of drainage holes（3）排水孔孔径影响
排水孔孔径分别为5~11 cm时含排水孔部位的衬砌外水压力分布情况如图 8所示。
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图 8 不同排水孔孔径下有排水孔部位的衬砌外水压力分布Figure 8. Distribution of external water pressure of linings with drainage holes under different drainage hole diameters由图 8可知，排水孔孔径大小对于具有排水孔部位的衬砌外作用水压力具有一定的影响，但排水孔孔径增加最大外水压力降幅较小，实际工程中单纯追求孔径大小并不合理。
从图 6~8中可以看出，距排水孔越远，衬砌上作用的压力水头越高，即排水孔的排水降压具有一定的范围效应，实际工程中的排水降压效果为多个排水孔的排水降压范围叠加作用。图 9为排水孔深度和数量变化下衬砌无排水孔部位的外水压力分布情况，可发现在无排水孔的衬砌位置压力水头降幅较小，甚至基本没有降低。
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图 9 不同情况下无排水孔部位衬砌外水压力分布Figure 9. Distribution of external water pressure of linings without drainage holes under different conditions此时整个衬砌将承受偏压作用，如该偏压值过大，一方面会造成衬砌环向受压过高而开裂破坏，另一方面若底板受外水压力过高，易于产生上浮现象并进一步加剧衬砌破坏可能。
2.2 应对处理措施
为解决这一问题，考虑前人设想[17]，在已有复合衬砌结构的基础上，提出了一种新的衬砌减压措施，如图 10所示。即在围岩与衬砌之间增加一个汇水层，与排水孔形成连通性的汇排水系统。该汇水层可为渗透系数很高的透水材料，也可为排水带等常规材料。目的在于汇集衬砌外岩体地下水，使水体可通过布置于拱腰以上部位的排水孔排入隧洞，增强排水降压效果。利用上述数值模型对所提出的措施降压效果进行了模拟分析，相同排水孔布置下结果如图 11所示。
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图 11 压力水头分布情况Figure 11. Distribution of pressure head in linings and surrounding rock由图 11对比可知，其他参数保持不变的情况下，设置汇水层时无排水洞的衬砌底板部位所承受的外水头最大仅20 m，而无汇水层材料时可达到120 m，说明采用这一措施可有效解决富水地层采用常规复合衬砌由于排水孔降压范围有限、底板外水压力较大导致的偏压问题。汇水层渗透系数变化对外水压力的影响如图 12所示。
由图 12可发现，随着汇水层材料的汇水能力提高，衬砌最大外水压力逐渐减小，特别是对于传统复合衬砌中不能解决的无排水孔部位的外水压力降幅更为明显，这样就可有效解决富水地层高外水压力下的衬砌安全问题，也进一步说明外水压力与衬砌排水能力相关，不应单纯仅考虑所赋存环境的岩体地下水活动状态而直接选取。
2.3 渗控设计标准探讨
富水地层衬砌安全主控因素为衬砌上所受到的外水压力，该值受衬砌排水结构排水能力控制，对于高压富水地层的水工隧洞必须设置可靠的排水措施，以保证隧洞衬砌结构的安全。此外，从环保、生态和施工抽排能力等角度考虑，也应避免产生较大渗漏，但目前允许外水压力和渗流量还没有相关规范要求。
（1）允许渗流量
国内外已有隧洞工程允许渗流量统计结果如表 5所示。由表 5可知，目前山岭隧洞允许排放量一般为0.9~5.0 m3/(m·d)，海底隧洞一般为0.2~0.4 m3/(m·d)，仅厦门翔安海底隧道为2.5 m3/(m·d)。对于隧洞工程，若封堵要求过低，不仅会增加排水系统的排水压力，增加衬砌结构周边的水压力，同时过度降低隧洞周边地下水位亦会对生态环境产生不利影响，而封堵要求过高则会对灌浆材料和灌浆技术提出很高的要求，同时极大增加工程造价。结合目前已有工程经验，建议允许渗流量控制标准选择为3.0 m3/(m·d)，但对生态要求较高的工程，需从生态影响角度进行进一步研究。
表 5 国内外典型工程允许排放量Table 5. Allowable discharges of domestic and foreign typical projects隧洞（道）名称 全长/m 最大埋深/m 允许排放量/(m3·m-1·d-1) 渝怀铁路歌乐山隧道 4050 280 1.0 宜万铁路齐岳山隧道 10528 670 3.0 渝遂高速中梁山隧道 3853 150 0.7 渝怀铁路圆梁山隧道 11068 460 5.0 兰新线乌鞘岭隧道 20050 1100 0.898 青函海底隧道 23300 100 0.2736 挪威海底隧道 — — 0.432 挪威Oslofjord跨海隧道 — — 0.288 厦门翔安海底隧道 — — 2.5 香炉山隧洞 63426 1138 3.0 （2）允许外水压力
水工隧洞衬砌设计中将外水压力作为面载考虑，衬砌结构参数与外水压力值息息相关，衬砌所能承受的外水压力与边界条件、洞径、衬砌材料等相关，图 13为根据厚壁圆筒理论计算出的洞径为4，6，8，10 m的水工隧洞在不同衬砌厚度下承受0.1~1.0 MPa外水压力情况下衬砌最大环向应力情况。
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图 13 不同洞径、外水压力及衬砌厚度下衬砌环向最大应力Figure 13. Maximum loop stresses in linings under different hole diameters, external water pressures and lining thicknesses由图可知，外水压力低于0.6 MPa时，衬砌环向应力最大值均低于C25、C30混凝土轴心抗压强度设计值。参考日本山岭隧洞相关规定以及国内相关工程经验，建议高压富水地层水工无压隧洞最终作用于衬砌上外水压力值不超过0.5 MPa，而对于采用限裂设计的水工有压隧洞，一方面充水运行期隧洞内水头较大会引起衬砌开裂，内水外渗内外水联通，另一方面放空检修期地下水随着衬砌裂缝排水卸压，两种情况下外水压力均随着水道内水体水头改变而变动，此时对外水压力量值限定应着眼于放空检修期能否有效及时排放衬砌外水、使得衬砌不承受过高外水压力角度考虑。
综上所述，对于高压富水地层水工隧洞衬砌应对措施设计时应根据允许渗流量确定灌浆圈厚度及灌浆圈渗透系数，并在此前提下，进一步选择合适的排放系统，以确保衬砌结构安全。
3. 结论
本文从监测资料分析、室内试验、数值仿真模拟等角度对高压富水地层水工隧洞衬砌外水压力确定及应对措施进行了分析，主要得出以下3点研究结论。
（1）富水地层水工隧洞外水压力与衬砌型式相关，主要受衬砌排水能力控制，根据规范中岩体地下水活动状态而不考虑排水能力直接确定外水压力量值将产生一定的误差。
（2）传统复合衬砌排水结构中的排水孔数量及深度对于降低衬砌外水压力作用明显，但由于排水孔降压范围有限，衬砌中无排水孔部位仍将承受较高的外水压力作用，通过在围岩与衬砌中间部位增加一层汇水材料可有效解决这一问题。
（3）对于采用复合衬砌的水工无压隧洞建议允许排放量选择为3.0 m3/(m·d)，允许最大外水压力不超过0.5 MPa，设计中可根据这一参数确定排堵水结构的相关参数。
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图 1 某水电站#3引水隧洞外水压力监测值过程图[14]
Figure 1. Monitoring values of external water pressure of No. 3 diversion tunnel of a hydropower station
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图 2 充排水过程中衬砌外水压力变化[15]
Figure 2. External water pressures of linings during filling and drainage processes
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图 4 不同衬砌型式衬砌外水压力变化
Figure 4. Variation of external water pressure of different lining types
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图 6 不同排水孔深度下有排水孔部位衬砌外水压力分布
Figure 6. Distribution of external water pressure of linings with drainage holes under different drainage hole depths
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图 7 不同排水孔数量下有排水孔部位衬砌外水压力分布
Figure 7. Distribution of external water pressure of linings with drainage holes under different numbers of drainage holes
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图 8 不同排水孔孔径下有排水孔部位的衬砌外水压力分布
Figure 8. Distribution of external water pressure of linings with drainage holes under different drainage hole diameters
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图 9 不同情况下无排水孔部位衬砌外水压力分布
Figure 9. Distribution of external water pressure of linings without drainage holes under different conditions
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图 11 压力水头分布情况
Figure 11. Distribution of pressure head in linings and surrounding rock
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图 13 不同洞径、外水压力及衬砌厚度下衬砌环向最大应力
Figure 13. Maximum loop stresses in linings under different hole diameters, external water pressures and lining thicknesses
表 1 国内外部分已建及在建工程外水压力情况
Table 1 External water pressures of some built and under- construction projects
序号 工程名称 长度/km 外水压力/MPa 1 香炉山深埋长隧洞 63.43 1⁓3，最大3.76 2 春天门隧道 6.47 1.17 3 歇马隧道 2.40 20 4 锦屏二级水电站引水隧道 17.76 10.22 5 大瑶山隧道 14.30 6.0 6 青函隧道（日本) 54 2.6 7 旧丹那隧道（日本） 7.8 1.4⁓2.6 8 阿瓦利隧道（黎巴嫩） 30 7.3 9 重庆市轨道交通1号线 4.329 1.22 10 天生桥二级水电站 3×9.8 3⁓4 11 马鹿箐隧道 7.879 0.8⁓1.2 12 齐岳山隧道 10.53 2.6 13 歌乐山隧道 4.05 1.6 14 关角隧道 36.21 1.3⁓3.5 15 秀山隧道 10.302 2.2 16 中天山隧道 22.5 6.3 17 大华岭隧道 5.2 2.0 
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表 2 外水压力折减系数
Table 2 Reduction factors of external water pressure
级别 地下水活动状态 地下水对围岩稳定的影响 βe 1 洞壁干燥或潮湿 无影响 0~0.20 2 沿结构面有渗水或滴水 风化结构面充填物质，地下水降低结构面的抗剪强度，对软弱岩体有软化作用 0.10~0.40 3 沿裂隙或软弱结构面有大量滴水、线状流水或喷水 泥化软弱结构面充填物质，地下水降低结构面的抗剪强度，对中硬岩体有软化作用 0.25~0.60 4 严重滴水，沿软弱结构面有小量涌水 地下水冲刷结构面中充填物质，加速岩体风化，对断层等软弱带软化泥化，并使其膨胀崩解，以及产生机械管涌。有渗透压力，能鼓开较薄的软弱层 0.40~0.80 5 严重股状流水，断层等软弱带有大量涌水 地下水冲刷携带结构面充填物质，分离岩体，有渗透压力，能鼓开一定厚度的断层等软弱带，能导致围岩塌方 0.65~1.00
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表 3 外水压力实测值
Table 3 Measured values of external water pressure
序号 桩号 埋深/m 岩体情况 安装位置 1 K01+845 58 花岗闪长岩为主，裂隙较发育，围岩为Ⅳ类。钻孔后孔内有水流出，呈滴水状态 左右边墙各1支渗压计，入岩深度5.0 m 2 K14+785 425 片麻岩为主，裂隙较发育，围岩为Ⅳ类。钻孔后孔内有水流出，呈涌水状态 左右边墙各1支渗压计，入岩深度5.0 m 3 K16+610 665 片麻岩为主，裂隙较发育，围岩为Ⅳ类。钻孔后孔内有水流出，呈线性流水状态 左边墙1支渗压计，入岩深度6.0 m 4 K30+395 540 花岗岩为主，裂隙发育，围岩为Ⅳ类。钻孔后孔内有水流出，呈线性流水状态 左边墙1支渗压计，入岩深度5.0 m 5 K68+968 948 花岗闪长岩为主，裂隙发育，围岩为Ⅳ类。钻孔后孔内有水流出，呈线性流水状态 左右边墙各1支渗压计，入岩深度3.0 m 6 K74+130 460 云母片岩为主，裂隙发育，围岩为Ⅳ类。钻孔后，孔内有水流出，呈涌水状态 右边墙1支渗压计，入岩深度3.0 m 7 K77+993 295 石英片岩为主，裂隙发育，围岩为Ⅳ类。钻孔后，孔内有水流出，呈线性流水状态 右边墙16.0，5.0，1.0 m各1支渗压计；左边墙14，0.5 m各1支渗压计
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表 4 仿真模型中结构参数及渗透系数
Table 4 Structural parameters and permeability coefficients in simulation model
材料层 厚度/m 渗透系数/(m·s-1) 围岩 2.0×10-6 衬砌 0.5 1.0×10-9 灌浆层 4.0 1.0×10-8
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表 5 国内外典型工程允许排放量
Table 5 Allowable discharges of domestic and foreign typical projects
隧洞（道）名称 全长/m 最大埋深/m 允许排放量/(m3·m-1·d-1) 渝怀铁路歌乐山隧道 4050 280 1.0 宜万铁路齐岳山隧道 10528 670 3.0 渝遂高速中梁山隧道 3853 150 0.7 渝怀铁路圆梁山隧道 11068 460 5.0 兰新线乌鞘岭隧道 20050 1100 0.898 青函海底隧道 23300 100 0.2736 挪威海底隧道 — — 0.432 挪威Oslofjord跨海隧道 — — 0.288 厦门翔安海底隧道 — — 2.5 香炉山隧洞 63426 1138 3.0
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